Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И РАЗНОЙ ГЛУБИНЫ ОБРАБОТКИ НА СОСТОЯНИЕ КАЛЬЦИЯ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И РАЗНОЙ ГЛУБИНЫ ОБРАБОТКИ НА СОСТОЯНИЕ КАЛЬЦИЯ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ"

д-г&ш

На правах рукописи

КАО ВЬЕТ ХА

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

УДОБРЕНИЙ И РАЗНОЙ ГЛУБИНЫ ОБРАБОТКИ НА СОСТОЯНИЕ КАЛЬЦИЯ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1999

Работа выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимиря1ева

Научные руководители- доктор биологических на\к, профессор А. И. Карпухин и кандидат биологических паук, доцент И. г. Платонов.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных на\Л В. Н. Шептухов; кандидат биологических наук Ю. М. Матвеев.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслу/киван ш (ЦИНАО) , * *

Защита диссертации состоится

/У «ял-бурс.1 у/ 2000 г /Ы I

в ч на заседании диссертационного совета Д 120 35 02 в М'-с ^ еской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес: 127530, \\ссква, ул Тимирязевская, 49

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА

Автореферат разослан ^^ 2000 I

о' г

Ученый сск I фь диссертациоинс совета — - " /

кандидат биолс '.сскихнаук В.Говорина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Плодородие дерново-подзолистой почвы во многом зависит от содержания и состояния в ней кальция. Этот элемент имеет

большое значение в создании благоприятных условий для растений физических, физико-химических и биологических свойств почз. Однако соединения кальция

в дерново-подзолистых почвах подвержены быстрой трансформации и

- к

миграции, в конечном счете, приводит к вносу этого элемента из верхних

генетических горизонтов почв в огромных количествах. Потерь кальция из

пахотного слоя усиливается в условиях интенсивного земледелия. Актуальность

исследований определяется необходимостью выяснения некоторых

теоретических вопросов, связанных с химическим состоянием кальция в

дерново-подзолистых почвах. При этом особое внимание принадлежит

изучению влияния разной глубины обработки почвы, удобрений и

известкования на механизм поглощения и поведение кальция в дерново-

подзолистой почве. Эти исследования являются важной частью проблемы по

разработке и усовершенствованию научных основ и способов повышение!

эффективности известкования и других агротехнических мероприятий по

повышению плодородия почвы в условиях современного земледелия.

Известкование кислых почв должно базироваться на детальном знании

характера взаимодействия кальция извести с почвами. На основании этого

можно целенаправленно влиять на поведение этого элемента в ландшафтах.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение влияния длительного применения удобрений и разных систем обработки на химическое состояние кальция в дерново-подзолистой почве. Для решения этой цели были поставлены следующие задачи: ■

-Изучить закономерности сорбции ионов кальция ■ генетическими горизонтами дерново-подзолистой почвы.

- Определить влияние удобрений и систем обработки почвы на содержание и формы кальция.

-Исследовать влияние катионов калия, аммония, водорода и ионов нитрата на вытеснение кальция из ППК.

• Изучить влияние элементов систем земледелия на калийный потенциал и урожайность картофеля, ячменя и овса.

-Выяснить взаимосвязь между активностью ионов кальция, калийным потенциалом и урожайностью картофеля и яровых зерновых культур.

ЦСГн'Л/Ь'-'АЯ НАУЧ -1 Ь ,ОТЕКА

1 Моск. е-\гь:

игл К. /,. "> I ^.р.иева

HaviHji! новизна И ¡ o v ч и т^бораторных нее 'едозаниях уточнены и Гпс" ир.нь; пречт.п сния о » „хани зме сорбции к.~тьш!я генетическими горн юнгами дерново подзолистой почвы и выявлено влияние глубины об, »боты! почвы и удобрений на кинетические и статические параметры copo ли Установлены корреляционные зависимости чехлу активностью ионов кальция и катионов К', Н\ NH,* в почвенном растворе

На основе анализа состояния кальция в почве показано, что трехъярусная обработка на фоне известкования почвы способствует повышению пог-огительной способности почвы в отношении кальция Обнаружено наиботьшее содержание валового, обменного кальция и степени насыщенности почвы основаниями в пахотном слое при внесении навоза Выявлено существенное влияние э it ментов систем земледелия на активность ионов кальция и калийный потенциал в почвах Установлена зависимость между активностью ионов кальция, калийным потенциалом и урожайностью картофеля, ячменя и овс-

Практическая шачимость Разработана и апробирована методика изучения кинетики и статики поглощения ионов кальция гочвами с помощью ионосслективных электродов Полученные результаты могут быть использованы при разработке рекомендаций по повышению плодородия освоенных дерново-ползолистых почв Их внедрен! е в производство позволит повысить эффективность известкования, удобрении и обработки м.слых почв Регутирование активности ионов кальция и калия в почве 'за счет агротехнических приемов позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур

Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседаниях кафедры почвоведения \tCXA, на научной студенческой конференции в 1993г, на научных конференциях преподавателей и сотрудников МСХА в 1996, 1999г г По теме диссертации опубликованы 4 работы

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу, 31 рисунка, и при-ожение Список литературы включает 241 наименований, в т ч 22 на иностранных языках

Объекты и методы исследований Лабораторные и полевые исследования проводили в мноюлетнем трехфакгорном полевом опыте 9*7*2 кафедры земледе"ия и МОД «Действие обработок, удобрений и гербицидов на плодородие дерново-подзолистой почвы» Почва опытов - освоенная дерново-слабоиодзолистая малогу чу сиро капнул средне?}! 'ни кг«я tu покровном

суглинке. На опытном участке развернут во времени зернопропашной севооборот со следующим чередованием культур: бобово-овсяная смесь, озимая пшеница, ячмень, картофель, ячмень, овес. В настоящей работе приведены следующие системы обработки.почвы: Отвальная обработка на глубину 20-22 см (контроль); фрезерная минимальная — глубина обработки под зерновые на 8-10 см, под картофелем 14-16 см; трехъярусная обработка с фрезерованием -обработка на глубину 38-40 см (раз в 3 года), предпосевная фрезерование 8-10 см. А также 3 варианта удобрений: Без удобрений (контроль); 2ЫРК — ежегодно в среднем за 23 года вносили МшРпАп; навоз +2ЫРК - ежегодно в среднем за 23 года доза навоза составила 14,4 т/га и ЫщРтКюа. Минеральные удобрения применяли в виде: ЫН4Ы05, КС1, Са(Н2РО,1)г. Известкование по полной норме извести было проведено в августе 1969г. (7 т/га) и в 1987 г. (6 т/га) после уборки зерновых. В качестве известкового мелиоранта использовали доломитовую муку.

Кинетику сорбции ионов кальция образцами почв изучали в статических условиях. Статику сорбции определяли методом переменных концентраций. Активность ионов Са2+, К*, НН4+, ЫОз" определяли ионоселективными электродами в растворе с отношением почва : раствор 1:1. Валовой анализ . выполнен на рентгено-флюоресцентном анализаторе УЛА-ЗЗ фирмы Карл Цейс Йена в индивидуальных образцах из опорных разрезов. Все остальные химические анализы выполняли по общепринятым методикам и ГОСТам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние систем обработки почвы и удобрений на сорбцию ионов кальция. Кинетику сорбции изучали в статических условиях. Концентрация раствора СаСЬ составила 0,1мг Са/мл. Активность Са3* в растворе определили ионоселективным электродом. Концентрацию кальция в почве через определенные отрезки времени (1) рассчитывали по формуле: С,=С0-Ср,; где: С„-исходная концентрация Са в растворе; Ср, - концентрация кальция раствора в момент времени (I). По результатам определения концентрации кальция в сорбенте строили графики кинетики сорбции. По этим графикам находили равновесные концентрации Са при времени насыщения (1рш„) для каждого образца почвы. Далее проводили расчет относительных величин Р,=С,/С«, и строили графики кинетики сорбции (рис.1).

Время установления сорбционного равновесия изменяется в пределах - от 5 минут до 1 часа и зависит от свойства, и природы генетического горизонта (табл.1). При этом 80-90 % кальция поглощается в первые 3-5 минут взаимодействия. Наибольшее время установления сорбционного равновесия

г,

iJ ¿J tJ

í'i'c 1 Киксгика copótm.i nono j кл'1 ,ия i оччол (отвальная o ~>p<.ócn¡».i, 2ЧРК + i a*,,) i

.5 ;

Р. с 2 Проверка i рименичосы \рзаненл i í, ¿F,, (1-еk') для схрСчни tu но > ьа.-ьц> х i .очной (спх-ьная об, ..Г:от>.~, 2SPK * наып)

° 'о го io ÍO -<> с

Рис 3 Проверка примет «гости \p.i¡ i гши Бойллдля кш :i¡imi

С1 р<~ ЫИ ИОНОВ КаГЫЛЯ I О IPO.i

1- Ь pi'ioHT А"*«(0-10.ч)

2- Г< pino 1тЛгз-\(10-2(кч)

3- Горнк» тА.В

11 ризонт U

5- Г с, juo к ВС

fj

Ряс -t Ihoiepvri copf «я жшеа ко. ¡.^ич (<гс:шы ,< р "огм - UlbOj)

Кинетические параметры сорбции ионов кальция дерново-подзолистой почвой

Таблица 1

Генетичес. Вариант удобрений

0 £ «¡1Я горизонт Без удобрений . 2ЫРК 2ИРК + навоз

Я 8 р, сек1 1\п, ^равн.» р, сек"1 1раан.» р, сек'1 и/2, ^равн.» 0,

С ^ о час час см2/сек. час час смг/сек. час час см2/сек:

Л Апах(О-Ю) 2,31.10"3 0,012 0,083 1,69.10" 1,60.10-' 0,012 0,083 5,07.1012 1,28.10-1 0,150 1,000 9,3.10'и

§ ( Апах (10-20) 1,13.10'3 0,026 0,170 4,23.10'12 3,85.10'3 0,050 0,330 2,58 10'12 1,28.10'3 0,150 1,000 .1,01.Ю'12

А2В 2,31.10"3 0,012 0,083 1,63.10-13 1,60.102 0,012 0,083 1,золо'13 2,56.10'3 0,075 0,500 2,62.10'14

Н В 1,13.10"3 0,026 0,170 5,60. Ю-14 3,85.10'3 0,050 0,330 1,87. Ю-14 1.28.10'3 0,150 1,000 8,79.10"15

^ О ВС 2,31. Ю"3 0,012 0,083 8,45.10 м 2,56.10"3 0,075 0,500 2.11.10'14 2,56.10'3 0,075 0,500 1,96.10 м

Апах (0-10) 2,56.10'3 0,075 0,500 1,12.10"12 1,60.10-' 0,012 0,083 з^ло" 7,53.10-1 0,026 0,170 1,69.10"

Апах (10-20) 7,40.10"3 0,026 0,170 1,69.10" 2,56.10"3 0,075 0,500 8,45.10*'3 2,56.10'3 0,075 0,500 4,23.10'12

А2В 3,85. Ю-1 0,050 0,330 1,10.10 м 7,40.10"3 0,026 0,170 6,34.1014 2,31.10'3 0,012 0,083 1,63 10-'3

3 «Р * а- В 3,85.10° 0,050 0,330 2,11.10 м 1.28.10'3 0,150 1,000 6,03.10-" 7,5 3.10'3 0,026 0,170 5,6.10'14

ВС 7,40.10"3 0,026 0,170 8,45.10 м 1,28.10'3 0,150 1,000 7,04.10'" 7,53.10'3 0,026 0,170 8,45.10 м

Апах (0-10) 1,60.102 0,012 0,083 6,93.10" 3.85.10 ^ 0,050 0,330 9,72.10" 3,88. Ю-* 0,050 0,330 1,12.10"

Апах (10-20) 1,60.10'2 0,012 0,083 1,68.10" 3.85.10'3 0,050 0,330 2.58.10'12 2,56.10'3 0,075 0,500 1,09.10'12

Я г А2В 7,40.10'3 0,026 0,170 6,12.10 м 1.60.10"2 0,012 0,083 игло13 7,53.10'3 0,026 0,170 1,65.1014

И В 7,40.10° 0,026 0,170 9,80.10"14 3,85.10'3 0,050 0,330 8,95.10 м 1,28.10'3 0,150 1,000 3,37.! 0 м

ВС 3,85.10° 0,050 0,330 3,38. Ю"'4 7,53. Ю-3 0,026 0,170 3,95.10" 1,28.10'3 0,150 1,000 1,15.10 й

Тайтипа 2

Эмпирические константы иютсрм сорбции иопсм кальция дерново-подздлистой почвой

Система Генетически Вариант удобрении 1

обработки й гориЮ1 и Псз удобрении 2М'к 2№К т нагни

к в. К Б* к Б, К Б* к Я, К V 1

Отвтная Апах (0-10) - - 9,23 11,17 - - 2,7 6,4 - - 0,06 ') 63

обработка Аилх(10 20) 0,38 168 - 8,1 10,7 - - 7,27 ю з:

Апах (20 30) 0,Н 17,3 0,58 15,7 - - ь,п 10,70 ,

АгВ 0,42 25,5 0,50 19,5 - 0,71 14 8

В 0,50 18,5 0,46 26,7 - 0,60 23 6 -

ВС 0 87 14 3 0,78 142 0 65 19,4 ■ т «

Мшшмгиная Агпх (0-10) 0,2 ^ 18,6 0,23 13,7 - 061 21,6 - - .

фрсирная Апах (10 20) 0,31 23,2 0,27 12,5 - 0,55 180 - - |

обработка Л]В 0,17 18,5 - - 8,94 11,1 0,28 31,5 - .

В 0,66 20,0 0,52 16,2 - 0,33 35,2 - 1 1

ВС 0 55 16,3 - 0,67 13,5 - 1,21 14,5 - 1

Трехъярусная Апах (0 10) - - 2,8 6,8 - - 7,81 106 - 7,57 ю;

обработка с Апах (10 20) - - 3,1 7,0 - - 8,65 10,9 - 814 10,9

Апах (20 30) 0,14 15,7 0 И 13,5 _ • 10,7 |

Апах (30 <0) - - 3,1 7,0 0 52 25,3 - - - И,9л 120 1

А;В 024 19,5 0,55 27,3 - 0,51 16,4 -

В 031 26,7 0,71 30,1 - 0,67 19,й -

ВС 0,53 14,7 0,72 20,1 - 0,93 14,8 - 1

Ир .мечник. Ь* - рассчитано для концентрации 1 м(Са вмл раствора.

X наблюдается в иллювиальных горизонтах и пахотном слое варианта отвальной обработки с навозом, что обусловлено высоким содержанием ила и гумуса. Системы удобрений влияют на время установления сорбционного равновесия в почве. При отвальной и трехъярусной обработках почвы время установления сорбционного равновесия для слоя 0-20 см уменьшалось в ряду удобрений: 2МРК+навоз>2ЫРК>без удобрений; При минимальной обработке наименьшее время насыщения почвы кальцием было на варианте 2МРК. Удобрения влияли на параметры не только обрабатываемого слоя, но и на параметры кинетики нижележащих горизонтов. Для горизонтов А2В, В, ВС время установления равновесия во всех удобренных вариантах больше, чем в контроле.

Системы обработки так же влияют на время установления сорбционного равновесия пахотного слоя почвы. В вариантах без удобрений и 2МРК, по уменьшению времени насыщения, обработки образуют ряд: минимальная>отвальная>трехъярусная. А в вариантах с навозом отвал ытя>трехъярусная>минимальная. Построенные графики подвергали

дальнейшей обработке, используя экспоненциальное уравнение: Р(=£Р',Д1-е"р"). Для проверки применимости этого уравнения построены графики -1п(1-Р) (рис.2). Основная часть графики линейные, это означает, что в этом интервале концентрации, экспериментальные кривые подчиняются это/ад уравнений Графико-математический способ разложения экспериментальных кинетических кривых сорбции позволил установить наличие группы относительно «быстрой» кинетики сорбции ионов кальция с (3=10"' сек"1 и относительно «медленной» кинетики сорбции с. Р=10"2-10'3 сек"1. Время установления сорбционного равновесия определяется группой с «медленной» кинетикой сорбции. Для описания скорости диффузии применяли уравнение Бойда. Для всех образцов исследуемых почв соблюдается линейная зависимость между В, и I (рис.3), это говорит о том, что экспериментальные кривые кинетики сорбции подчиняются уравнению Бойда. Для групп с «медленной» кинетикой скорость сорбции 1 определяется диффузией ионов кальция внутрь почвенных частиц с О в пределах 10'"-10"" см2/сек.

Статику сорбции изучали методом переменных концентраций. ; Экспериментальные изотермы сорбции ионов кальция образцами генетических , горизонтов дерново-подзолистой почвы в интервале концентрации 0,004-0,4 мг • Са/мл имеют линейную, вогнутую и слабовыпуклую формы (рис.4). Линейные и слабовыпуклые изотермы сорбции свойственны образцам пахотного горизонта. При увеличении концентрации от 0,4 до 4 мгСа/мл форма изотерм сорбции

"ннеиная л 1я * сс\ «братов поча В яариатач отвальной и трехъярусной обработки гпогерчы сорбции кальция стоячи пахотного горизонта в бо ¡ьшинстне счччаеа бы г и чиненными При минимальной фрезерной обработке во всех вариантах удобрении они вогнутые Отсюда можно предположить, что в данном случае глубокая обработка (до 40 см) создаст бочее благоприятные усювия для сорбции ионов кальция Максимальная сорбционная емкость изменяется в предепах - от 13,5 до 35,2 мг кальция на 1г почвы (табл 2) и свойственна иллювиальным горизонтам, в гранутометрическом составе которых преобладают фракции и 1а по сравнению с пахотными горизонтами и они имеют меньшую степень насыщенности основаниями Можно предложить, что это и о'устаЕишпает большую сорбционную емкость иллювиальных горизонтов

2. Влияние известкования, обработки н удобрении на содержание и подвижность кальция в почве - в этом разделе изложены результаты исследований по выявлению влияния периодического известкования, длительного применения удобрений и разной глубины обработки на содержание различных форм кальция в пахотном счое почвы

На валовое содержание кальция, магния и калия в пахотном счое почвы сильно влияет система удобрений Наиболее обеднен основаниями пахотный спой ,шчвы, где в течение 23 лет применяли только минеральные удобрения Содержание валового кальция в пахотном слое варианта 2ЫРК меньше на 2,24 % по сравнению с контролем (без удобрений) При внесении 2НРК с навозом (14,5 т/га) содержание валового кальция на 23,49 % больше по сравнению с контролем В удобренных вариантах наблюдается снижение содержания валового калия на 11,64-13,82 % по сравнению с контролем А валовое содержание магния увеличилось в варианте 2МРК. на 4,37 % и ка 9,3 % в варианте 2>ГРК* навоз

Содержание и распределение обменных катионов кальция и магния в слое почвы 0-40 см зависит как от системы применяемых удобрений, так и от системы ее обработки (таблЗ) При отвальной и трехъярусной обработке в варианте 2ЫРК содержание обменного кальция в слое 0-30 см пахотного слоя ниже контрольного При этом в варианте с отвальной обработкой, содержание обменного кальция в слое 0-30 см снизилось на 0,81 мг-экв/100г почвы по сравнению с контролем Внесение совместно минеральных удобрений и навоза способствует повышению содержания обменного кальция во всех вариантах обработки почвы, особенно в вариантах минимальной к трехъярусной обработках. При минимальной и трехъярусной обработке на фоне навоза, содержание обменного кальция в слое 0-20 см соответственно выше на 1,3 и 0,84

Таблица 3

Содержание обменного кальция и магния в дерново-подзолистой почве (мг-экв/100г почвы)

Система Слой Вариант удобрений

обработки почвы, Без удобрений (контроль) 2ЫРК 2ЫРК+навоз

см Са. МяГ Са V, Са2+ Са V, Са Са

м8 % Щ % мг

Отвальная 0-10 5,81 2,98 1,95 88,87 5,00 2,83 1,77 85,76 5,58 2,40 2,33. 89,86;

обработка 10-20 5,82 3,25 1,48 89,96 5,14 3,28 1,57 86,62 5,85 2,24 2,61 88,60

(контроль) 20-30 5,89 ЗДО 1,84 83,47 4,96 2,83 1,75 85,51 5,77 2,27 2,54 80,05

30-40 5,54 3,26 1,70 75,98 5,50 3,33 1,65 76,78 6,29 2,93 2,15 79,89

Минимальная 0-10 4,50 2,41 1,87 88,47 4,77 1,92 2,48 83,73 5,20 2,10 2,48 88,70

фрезерная 10-20 4,45 2,65 1,68 87,76 4,50 2,64 1,70 80,00 6,34 2,66 2,38 89,02

20-30 4,44 2,86 1,55 79,76 4,37 2,70 1,62 79,05 5,05 2,59 1,95 82,86

30-40 4,66 2,96 1,57 67,07 6,52 3,81 1,64 74,05 6,32 3,48 1,82 77,78

Трехъярусная 0-10 5,67 2,98 1,90 88,72 5,40 2,92 1,85 82,37 6,32 ^ 2,81 2,15 91,02

обработка с 10-20 5,65 2,86 1,98 89,48 5,03 2,58 1,95 81,13 6,67 3,04 2,19 91,52

фрезерованием 20-30 5,68 3,39 1,68 88,31 5,36 2,80 1,91 81,35 6,47 3,00 2,16 89,59

30-40 4,53 2,64 1,72 79,90 5,38 2,99 1,80 82,28 6,60 3,38 1,95 88,47

Примечание: V - степень насыщенности основаниями. НСРИ г Фактор: 0-10 см 10-20 20-30 30-40 для < удобрения 0,37 0,61 0,41 0,80 Са2" I обработки • 0,57 . 0,62 0,61 0,81

НСР05 (Фактор: 0-10 10-20 20-30 30-40 для V удобрения 0,48 0,34 0,48 0,57 < обработки 0,55 0,46 0,34 0,55

Ч! -Л* I 1» )[ мшим I „ С I 21» :и 14 I ' 1,П I |,П 41 14! 'К ) I ОЧ 1Ы 11(1 с,1 ыиншо с изнанки' оез у,а_ >^нш1 С ч>е ^окоч. ю » нис I г>«-*епк >т кал/ннч (ннирулию в <ариаите гречьярусной обработки и 2\РК »■ мпо) (в сретнеч (> 52 мг- жв/100г почвы для стоя 0-40см)

При минимальном фрезернс а обработке низкое (л>„ер ь.шие с 1менного казьция в слое 0-10 см наблюдаюсь во "Сех вариантах удобрении Система минимальной обработки почвы бел внесения навоза приводит к снижению содержания обменного кальция в с-ое О-ЗОсм почвы Содержание его в этом слое снизилось на 0,44 мг-экв/Ю0г почвы в системе 2КРК и 1,26 мг-жв/1001 почвы в системе без удобрении по ср шнению с отвальной обработкой Система трехъярусной обработки с внесением навоза способствовала повышению солержания обменного кальция и с ше 0-30 см на 0,75 мг-экв/ЮОг почвы по сравнению с контролем

Системы удобрений существенно влияют на содержание обменного магния только на фоне отвадь юй обработки При отвальной обработке содержание обменного магния в системе 2ЫРК<- навоз в слое О-ЗОсм снизилось на 0,84 чг-экв/100г почвы по сравнению с контролем Системы обработки также влияют на содержание обменного магния в пахотном слое почвы При минимальной обработке в слое о-20сч наблюдается снижение содержания обменного магния во всех вариантах удобрении, особе! но в слое 0-10 см Самое низкое содержание обменного магния было в слое 0-10 см варианта 2МРК - 1,92 чг-экв/1О0г почвы

В варианте с минеральными удобрениями, соотношение Са уже, чем на контроле Ннюэно-минеральная система удобрений, способствуя обогащению пахотного горизонта кальцием, приводит к его расширению Системы обработки.» существенно влияют на соотно ьение Са в почве только в удобренных вариантах При минимальном обработке с применением 21МРК и 2КРК + навоза соотношение Са Мц шире, чем в отвалыюи и трехъярусной обработках Оптимальное соотношение Са Мц дтя развития сельскохозяйственных культур в слое 0-30см обнаружено в гариантах трехъярусной обработки (1,85-2,19)

Наименьшая степень насыщенности основаниями бьна обнаружена на всех вариантах обработки с применением только минерхчьных удобрений (82,3785,76 %) Наибольшая степень насыщенности основаниями в слое 0-20 см наблюдалась на вариантах трехъярусной обработки (84,6-91,5 %) Система трехъярусная обработка на фоне известкования способстчопала повышешго ые^ени насыщенности основаниями слоя почни 20-40 см

Активность ионов ка,:ышя енре-е-ы-и и поч»-е в гсиеш'е ьегетачин под картофелем, ячменем и оссом В ка 1еств^ примера i рире иш зннно - штмики

1КГИ! ности 1 оно 1 к Л1мия I от картофшем (То'"п '») ("иси.мы ( г>;\." >п и го I 1 влияют на активность кал! ция, особенно в начх!е ■ е.'ег: I мшиг о г гр ю 1 к>тьтур Обнаружено повышение активности ионов кальция в гзр! ..ктлх с минимальной фре!ернон н трехъярусной обработкой

Тзблипд 4

Динамики активности ионов кальция под картофелем (рСо )

вариант Стой Система обработки

удобрений почвы Отвальная Фрезерная Трехъярусная

, см (контроль) минимальная обработка

1 2 Ср 1 о Ср 1 -> Ср

Без 0-10 4,1 4,1 4,1 3.9 4,2 4,1 4,0 4,4 4,2

удобрений 10-20 4,2 3,9 4,1 4,0 4,2 4,1 4,3 4,5 4,4

(контроль) 20-30 4,4 4,2 4,3 4.1 4,5 4,3 4,4 4,4 4,4

30-40 4,4 4,1 4,3 4,2 4,6 4,4 4,5 4,4 4.5

2МРК 0-10 3,7 3,8 3,7 3,1 4,0 3,6 3,1 4,1 3,6

10-20 3,5 3.4 3,5 3.4 3,5 3,5 3,4 3,7 3,6

20-30 3.7 3,7 3,7 3,8 4.3 4,1 3,8 4,2 4,0

30-40 3,9 3.8 3,9 3.9 4,0 4.0 3,9 4,2 4,1

2ИРК + навоз 0-10 3,7 4,0 3,8 3.1 3,8 3,4 3,2 4,0 3,6

10-20 3,6 3,6 3,6 3.4 3.5 3,5 3,6 3,6 3,6

20-30 36 3,8 3,7 3.5 4.0 3,8 3,8 3,9 3,9

30-40 3,8 4,0 3,9 ч.б 4,2 3.9 3,8 3,8 3.8

Примечание 1 - фаза гсходов, 2- перед уборкой, ср - в среднем за вегетацию Стой почвы 0-10см 10-20см 20-30см 30-40см

НСР„5 по системе обработке 0,2 0,2 0,3 0,*»

ио системе удобрений 0,1 0,1 0,1 0,2

Бо^ее ш сок^ч активность ионов кальиич в изучаемых слоях почим бы а 1 р,1 фрезерной минимальной обработке •> вар> знтах с удобрениями В пп чырлшивгжы мртофс.г, рСа в тгом варианте изменяется от 4,1 до I,4 В перкот иь-ра анвати ячменя и овса изменение активность ионов кальция в по 1-е 1,01 отчете I такой 1 е закономерностью

Системы \-ч<брении влияли на активность ионов катьпня в почве Акгншик-гь ночо I у, „и ни я сю» 0-40 см го; кдргофелем во нц и.мпл\ с

удобрениями была выше контроля (табл. 4). Под ячменем и овсом активность ионов кальция в вариантах с удобрениями была выше только в слое 0-10 см и в начале вегетационного периода (после внесения удобрений). Это позволяет предположить, что удобрения способствуют повышению активности ионов кальция в пахотном слое почвы. . .

3. Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы на активность ионов кальция

• Изучение зависимости активности катионов кальция от содержания гумуса проводили в интервале гумуса от 1,08 % до 1,83 %. Проведенный корреляционный анализ показал, что зависимость между содержанием гумуса пахотного слоя и активностью ионов кальция под ячменем имеет линейный характер, изменяется • в течение вегетационного периода и описывается уравнениями регрессии: , -

В фазе всходов: У= 3,76+3,39.x; коэффициент корреляции г= 0,3.

В фазе ку щения: У=2,67+12,69.x; >=0,54.

В фазе восковой спелости: У= 11,95+9,48.x; г=0,48. .

Где у - активность катионов кальция в почве (мг/л) х - содержание гумуса в почве (в %).

Прослеживается более высокая: корреляционная связь активности ионов кальция и содержания гумуса в фазе кущения и фазе восковой спелости ячменя. Гумус почвы опытного участка по свойствам приближается к фульватному типу. Соотношение Сгк/Сфк слоя 0-20 см изменяется в пределах от 0,67 в варианте минимальной обработке и 2ЫРК до 1,25 в варианте-отвальной обработки с 2ИРК и навозом (Игнатьева С. Л., 1992). Кальций реагирует с фульвокислотами ■ основном по ионнообменному типу. Поэтому увеличение содержания гумуса в этих почвах может вызывать увеличение подвижности кальция в агроландшафте. .

Изучение взаимосвязи между активностью ионов кальция, калия,"аммония и нитратов проводили в течение вегетационного периода под картофелем, ячменем и овсом. Динамики активности этих ионов определяли по слоям почвы , 10см до глубины 40см по фазам развития культур. Проведенный корреляционный анализ показал (табл.5), что активность катионов кальция в почве зависит от активности ионов аммония, калия и водорода (ионы входящие в состав ППК и внесенных удобрений). Зависимости между рСа и р№1<. рК, рН в периоде исследований имеют линейный характер.

1-й- I . ^

Уравнения регрессии, характеризующие закономерности деиствия ам.шно^ш ионов К', МН4\ Н* и МО; ни активность ионов кальция в почв^

Ионы Культура и интервал активности ионов К\ N11/ Н\ ЫО} Уравнение [.агрессии г

К* Картофель (рК 3,3-5,7) Ячмень (рК 2.2-5,4) Овес (рК 3,5-6,0) рСа= 1,83+0,43 рК рСа=2.71-Ю,28 рК рСа=2,00-»0,39 рК 081 0,^3 0,45

НН,' Картофель (рЫН, 4,1-6,2) Ячмень (рМН* 4,0-6,4) Овес (рЫНл 4,3-6,4) рСа= 1,211-0,52 рЫН» рСа= 1,56+0,46 рМН„ рСа-2,53+0,24 рМН4 0,Ь2 0,57 0,41

н* Картофель (рН 6,4-7,5) Ячмень (рН 6,0-7,5) Овес (рН 5,6-7,5) рСа-0,62+0,44 рН рСа=1,58+0,28 рН рСа-1,51+0,31 рН 0 82 0,40 0,42

мо3- Картофель (рЫО, 3,1-4,5) рСа= 1,25+0,81 рМОз 0,88

Установлена корреляционная зависимость между активностью ионов кальция и активностью нитратов только в период выращивания картофеля В период выращивания ячменя и овса связь между активностью кальция и активностью нитратов не установлена Таким образом, внесенные азотные удобрения в форме нитратов слабо влияют на активность ионов кальция пахотного слоя, особенно под зерновыми культурами и в данной дозе не могут являться причиной выщелачивания кальция нз почвы А ионы калня, аммония, водорода способствуют вытеснению кальция из ППК, и длительное применение больших доз удобрений, содержащих эти катионы, приводит к снижению обменного кальция и степени насыщенности основаниями почвы.

4. Влияние систем обработки н удобрений на калийный потенциал и урожайность сельскохозяйственных культур

Засушливое лето 1992г повлияло на урожайность овса, максимальная урожайность которого не превысила I Оа/га (таблб) Периодическое известкование, внесение минеральных удобрений, особенно с навозом, обеспечивают высокую урожайность картофеля и зерновых культур на дерново-подзолистой почве Наивысшая урожайность ячменя (46,6-47,4ц/га) была получена на вариантах трехъярусной и минимальной фр )ерной обработки с

навозом, а картофеля (237,8-249,0 ц/га) полумили на отвальной и трехъярусной обработке. , .

Таблица 6

Влияние обработки почвы, удобрений на урожайность картофеля, ячменя и овса

(ц/га).

Система Вариант Культуры

обработки удобрений Картофель Ячмень Овес

(1990г.) (1991г.) (1992г.)

Отвальная Без удобрений 87,5 . : 14,3 4,8

обработка 2ЫРК 228,0 36,8 , 6,9

2НРК+навоз 249,0 41,6 7,6

Минимальная Без удобрений 88,1 11,5 3,7

фрезерная 224,0 40,8 . 6.8

обработка 2ЫРК+навоз 230,8 47,4 7,9

Трехъярусная Без удобрений 97,6 14,6 5,1

обработка 2ЫРК 220,1 41,6 7,9

2№К+навоз 237,8 46,6 9,1

НСР05 А 30,5 3,9 1,7

В 8,9 1,8 0,5

Примечание: А - фактор обработки; В - фактор удобрений.

Системы обработки влияют только на урожайность зерновых культур.. Урожайность ячменя и овса в зависимости от системы обработки составляет ряд: трехъярусная>минимальная>отвальная.

Глубина обработки и системы удобрений влияли на величину калийного потенциала (рК-0,5рСа). При фрезерной минимальной и отвальной обработках на фоне удобрений калийный потенциал был наилучшим для роста и развития растений. В годы выращивания картофеля и овса значение калийного потенциала почвы в этих вариантах были 1,8-2,2, под ячменем - 0,65-2,4.

Установлена корреляционная зависимость между урожайностью картофеля, ячменя и овса и активностью ионов кальция и калийным потенциалом (табл.7). Более тесная зависимость между урожайностью культур и активностью ионов кальция в фгоу всходов (коэффициент корреляции 0,69 и 0,75 для зерновых, 0,89 для картофеля).

.1 п 7

Корредянионп..< 1..иисимость ме кл> ^ро/каЛносТ.»« к\л>.'\р и н-тип .п.ч> ионов и калийным потенциалом по фаз<.\1 развития ку ьт\1

Фаза р кр.ния Картофель Ячмень Оссс 1

рСа рК-0,5рСа РСа рК-0 5рСа рСа рК-0,5рСа

Исходы - - 0,69 0,37 0,75 0 18

К\шение - - 0.51 0,У4 0 32 0,"4

Воскоьая спелость - - 0,70 0,79 0,73 0,01

Всхочы 0,89 0.92 - - - -

Перед чооркой 0,86 0,94 - - - -

Наиболее высокой была коррективная зависимость между урожайностью зерновыч и калииным потенциалом в фазу кущения Коэффициент ьорреодцм составляет 0,94 н 0,74 (рис 5)

Р к 0 5 р С а

' 5

С 5

0 ------

О 10 20 3 С « 90 ео

Рис 5 Зависимость между калииным гитеициалом и дерково-1 одзолистои гочвс н урожайностью ячмеья (ряд 1) и овса (ряд 2) в фазу кущения

Для ячменя у 97,74-25,03 (рК-0,5рСа). г 0,94 .чдлинный потенциал и интервале от 1,9 до 3,6

Длл овс! у 13,12-2,42 (рК-0 5рСа), г~0,74, калийный цогснши в интервале от 1,Ь до 3,4

Выводы

1 По ре<>льтагам экспсримент.пып ч исс шдовгны.", иро^ нн <х Д-.итс (ном по сном ош.те, >«,та»к» "иго *п > мин^р^лшые удобрышн, н чп и гчГмн» обработки почпм гри герло шческом и шестковапии окам I >г р-пичное в-иянне на химическое состояние кгльчия в д«рт>,.о- и„зо и .к и по тг

- Примените в течение 23 лет только минеральных удобрений в дозе ^1:оРщКш привело к снижению содержания валового кальция в пахотном слое на 2,3 %, а обменного кальция на 0,81 мг-экв/1 ООг почвы по сравнению с контролем.

- Внесение 2ХРК и навоза в дозе 14,5 т/га способствует закреплению кальция в пахотном слое почвы. Содержание валового кальция за 23 года возросло на 23,5 %. При минимальной и трехъярусной обработке, содержание обменного кальция в слое 0-20 см соответственно выше на 1,3 и 0,84 мг-экв/100г почвы, а з слое 20-40 см на 1,13 и 1,43 мг-экв/1 ООг почвы по сравнению с контролем.

- Увеличение глубины обработки почвы до 40см с внесением навоза повысили содержание обменного кальция в слое О-ЗОсм на 0,75 мг-экв/1 ООг почвы по сравнению с отвальной обработкой.

- Система минимальная обработка почвы без внесения навоза способствовала снижению содержания обменного кальция в слое 0-20см по сравнению с отвальной обработкой, особенно в системе без удобрений (на 1,34 мг-экв/100г почвы).

- На активность ионов кальция в пахотном слое почвы оказали влияние обработка почвы и удобрения. Внесение удобрений способствовало повышению активности кальция в пахотном слое почвы. Наивысшая активность ионов кальция была весной в вариантах фрезерной минимальной и трехъярусной обработки с удобрениями.

2. Изучение кинетики сорбции ионов кальция генетическими горизонтами ■ дерново-подзолистой почвы показало, что время "установления сорбционного равновесия изменяется в пределах - от 5 минут до 1 часа и зависит от природы генетического горизонта. . Наибольшее время установления . сорбционного равновесия наблюдается в иллювиальных горизонтах и пахотном слое варианта отвальной обработки с навозом, что обусловлено-,увеличением содержания в почве ила и минералогическим составом горизонтов. .

3. Применение графико-математического метода. позволило установить существование двух сорбционно-кинетических групп с константами кинетики р1=10'1 и р1=10'2-10'3 сек.'1. Для сорбционных групп с «медленной» кинетикой скорость сорбции определяется диффузией ионов кальция внутрь почвенных частиц с 1)=10"" - 10'" смг/сек. .

4. Экспериментальные изотермы сорбции ионов кальция генетическими ^ горизонтами почв в интервале концентрации 0,004-0,4 мг Са/мл имеют линейную, вогнутую и слабовыпуклую формы. Линейные и слабовыпуклые изотермы сорбции свойственны образцам пахотного горизонта изучаемой

почвы. При увеличении концентрации от 0,4 до 4 мгСа/мл форма изотерм сорбции линейная для всех образцов почв.

5. Максимальная сорбцнонная емкость изменяется в пределах - от 13,5 до 35,2мг кальция на 1г почвы. Наибольшая максимальная сорбцнонная емкость кальция отмечается в иллювиальных горизонтах.

6. Системы удобрений влияют на время установления сорбцнонного равновесия в почве. При глубокой обработке время установления сорбционного равновесия для слоя 0-20см уменьшалось в ряду удобрений: 2ЫРК+навоз>2КРК>без удобрений; при минимальной обработке наименьшее время насыщения кальцием почвы были в варианте 2КТРК. Для нижележащих горизонтов время установления равнозесня во всех удобренных вариантах больше, чем в вариантах без удобрений. Глубокая обработка почвы (до 40см) создает более благоприятные условия для поглощения ионов кальция в пахотном слое почвы.

7. При системе отвальной обработки почвы удобрения оказывают существенное влияние на содержание и формы магния. В вариантах 2NPK.ii 2КТК + навоз, содержание валового магния в слое 0-30 см увеличилось на 4,57 % н 9,3 % по сравнению с контролем, а содержание обменного магния в варианте с навозом снизилось на 0,84 мг-экв/ЮОг почвы. Система минимальной

. обработки без внесения навоза способствует снижению содержания обменного магния в слое 0-20 см на 0,78 мг-экв/100г почвы по сравнению с отвальной.

8. На активность ионов кальция в почвенном растворе влияют кагионы амйония, калия и водорода. Между активностью ионов кальция и активностью калия, аммония и водорода существует прямая связь. Коэффициенты корреляции между активностью ионов кальция и аммония: под картофелем -0,82, под ячменем - 0,57, под овсом - 0,41; между активностью ионов кальция н водорода: под картофелем - 0,82, под ячменем - 0,40, под овсом - 0,42; между активностью кальция и калия: 0,81, 0,41 и 0,45 соответственно.

9. На делянках с минеральной системой удобрений соотношение Са:Мз в пахотном слое уже, а по навозно-минеральной - шире, чем на контроле. При минимальной обработке в вариантах 2КТРК и 2КРК + навоза оно шире, чем в соответствующих вариантах при отвальной и трехъярусной обработках.

10. Между активностью ионов кальция в дерново-подзолистой почве и содержанием гумуса существует тесная связь только в период высокой биологической активности. Коэффициент корреляции составлял 0,54.

11. Системы обработки и удобрении влияют на величину калийного потенциала. При фрезерной минимальной и отвальной обработке на фоне

извести и удобрений калийный потенциал был наилучшим для роста и развития растений. Калийный потенциал почвы в этих вариантах под картофелем и овсом составили 1,8-2,2, под ячменем - 0,65-2,4.

12. Устаноалена тесная корреляционная зависимость между урожайностью ячменя, картофеля, овса и рСа, а также калийным потенциалом (рК-0,5рСа). Более тесная зависимость между урожайностью культур и активностью ионов кальция существует в фазу всходов (коэффициент корреляции 0,69 и 0,75 для зерновых и 0,89 для картофеля). Наиболее высокая была коррелятивная взаимосвязь между урожайностью зерновых и калийным потенциалом в фазу кущения (коэффициент корреляции составляет 0,94 и 0,74).

Научно-производственные рекомендации

1. Для изучения кинетики и статики сорбции нонов кальция образцами почв рекомендуется использовать ионоселективный электрод марки ЭЛИТ-41 НИКО 418.422.003.

2. Для увеличения эффективности химической мелиорации кислых почв рекомендуется вносить известковые удобрения под поверхностную обработку с проведением глубокой обработки через 2 года после известкования. Внесение извести под поверхностную обработку позволяет получить более равномерное ее перемешивание и взаимодействие с пахотным горизонтом.

3. Для углубления пахотного слоя дерново-подзолистых почв и улучшения * ее физико-химических свойств целесообразно проводить известкование с внесением минеральных удобрений и навоза в дозе не менее 15т/га.

Список опубликованных работ

1. I. G. Platonov, Cao Viet Ш. ánh huemg cua các bién pháp lám dü't vá bón phSn den him Iirong can xi, táng só' bazo háp phu va dó chua cüa dát patzon. // Ké't quá nghién ci'ru klioa hoc. Quyé'n 3. H;\ n6i, nhá xuát bán ndng nghiép. 1997. Tr. 91-98.

2. Платонов И. Г., Kao Вьет Xa. Влияние обработки и удобрений на строение и состав дерново-подзолистой почвы. // Доклады ТСХА, 1998, вып. 269, с.64-70.

3. Платонов И. Г., Као Вьет Ха, Маткж Н. С. Влияние известкования, обработки и удобрений1 на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы и урожайность зерновых культур. // Рукоп. депон. а БД ВНИИТЭИагропром. № 95/10 ВС-98. 12с.

4. Платонов И. Г., Као Вьет Ха. Влияние обработки и удобрений на динамику активности ионов в дерново-подзолистой почве и урожайность ячменя. И Рукоп. дспон. в ВНИИТЭИагропром № 116/49 ВС - 99.9с.

Объем 1,25 п л

Заказ 794

Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул, д 44